GENERADOR SÍNCRONO Esta máquina la constituye dos partes, la parte fija denominada estator, así como la parte giratoria o móvil denominada rotor que proporciona.

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1 GENERADOR SÍNCRONO Esta máquina la constituye dos partes, la parte fija denominada estator, así como la parte giratoria o móvil denominada rotor que proporciona el campo magnético principal para establecer una f.e.m. inducida en el estator. El rotor de un generador síncrono es básicamente un electroimán (bobina de alambre aislado envuelto alrededor de un núcleo de hierro lo que origina polos magnéticos). El rotor puede ser de polos lisos (tiene al mismo nivel de la superficie del rotor los polos magnéticos) o de polos salientes (sobresale de la superficie del rotor). Los generadores síncronos, establecen una conversión de energía mecánica en energía eléctrica, aplicando una corriente c.c. al devanado del rotor, la cual produce un campo magnético, entonces el rotor del generador gira mediante una turbina, produciendo un campo magnético rotacional dentro de la máquina, este campo magnético rotacional induce un grupo trifásico de tensión en los devanados del estator del generador, opera a una velocidad de sincronismo que está dada por la siguiente ecuación: ns =120f/p; p: número total de polos

2 REGULACIÓN DE VOLTAJE 1. Cuando el generador opera solo, las potencias real y reactiva está determinadas por la carga impuesta y los puntos de ajuste del gobernador y la corriente de campo controla la frecuencia y el voltaje en los terminales respectivamente. 2. Cuando el generador está conectado a un bus infinito, su frecuencia y voltaje son constantes, de tal forma que los puntos de ajuste del gobernador y la corriente de campo controlan el flujo de potencia real y potencia reactiva respectivamente. En los sistemas que contienen generadores que son significativos para dicho sistema los puntos de ajuste del gobernador afectan tanto a la frecuencia como al flujo de potencia, y la corriente de campo afecta tanto al voltaje en los terminales como al flujo de potencia reactiva.

3 VENTAJAS DE LA OPERACIÓN EN PARALELO DE GENERADORES SÍNCRONOS 1.Al tener muchos generadores se incrementa la confiabilidad del sistema puesto que la falla de uno cualquiera de ellos no causa la pérdida de la totalidad de la carga. Estabilidad. 2.Al tener muchos generadores operando en paralelo es posible retirar uno o varios de ellos para efectuar mantenimiento preventivo. Continuidad del servicio. 3.Si se utiliza un solo generador y éste no se encuentra operando cerca de plena carga, será relativamente ineficiente. Sin embargo, al emplear varias máquinas pequeñas es posible operar sólo una fracción de ellas. Las que operan lo hacen a cargas cerca de la plena carga y, por tanto con más eficiencia. Economía.

4 PROCEDIMIENTO PARA CONECTAR GENERADORES EN PARALELO SINCRONISMO coincidencia en el tiempo de dos o más hechos, fenómenos o circunstancias. Igualdad de fase y de frecuencia entre dos movimientos periódicos. Condiciones para sincronizar generadores: 1. Voltajes iguales (regulación de reóstato). 2. Frecuencias iguales (regulación de velocidad). 3. Polaridad instantánea igual (Los ángulos de fase de las dos fases deben de ser iguales). 4. Misma secuencia de fase.

5 PROTECCIONES A GENERADORES Existen esquemas de protecciones para generadores desde muy simples hasta los más complejos y sofisticados. Existe una categorización de esquemas según la potencia nominal de los generadores, aunque no se debe de escoger un esquema de protecciones basándose totalmente en la potencia de la máquina. Diagrama con la numeración ANSI sugerido para generadores de tamaño mediano (potencia máxima hasta 12.5 MVA a cualquier nivel de tensión). Los dispositivos de protección sugeridos por estándar IEEE 242. 51V: Sobrecorriente restringida por control de voltaje. 51G: Sobrecorriente con demora del cable de puesta a tierra. 87: Protección diferencial. 32: Flujo inverso de potencia. 40: Pérdida de excitación. 46: Sobrecorriente de secuencia negativa.

6 GENERADOR ASÍNCRONO Este generador es un simple motor de inducción, y por lo tanto es también conocido como generador de inducción, el cual según nos muestra su curva característica de par-velocidad, que al ser accionado a una velocidad mayor que la velocidad síncrona por un motor primario externo, la dirección del par inducido se invertirá y operará entonces como generador.

7 SISTEMA DE EXCITACIÓN Y REGULACIÓN DE VOLTAJE EN GENERADOR ASÍNCRO NO SISTEMA DE EXCITACIÓN La ventaja de un generador asíncrono es su simplicidad, y bajo costo, pues éste no necesita un sistema de excitación y no debe estar accionado continuamente a una velocidad fija. Mientras la velocidad de la máquina alcance algún valor mayor que la velocidad síncrona, funcionará como generador en el sistema de potencia al cual se encuentre conectado. Cuanto mayor sea el par aplicado a su eje (hasta un cierto punto, dado por su curva par- velocidad) mayor será la potencia de salida resultante. REGULACIÓN DE VOLTAJE Como generador, el motor de inducción tiene severas limitaciones. Debido a que carece de un circuito de campo separado, un generador asíncrono no puede producir potencia reactiva. Por lo tanto, consume potencia reactiva, y se le debe conectar a una fuente externa de potencia reactiva todo el tiempo para mantener su campo magnético estatórico. Esta fuente externa de potencia reactiva también debe controlar el voltaje en los terminales del generador (sin corriente de campo, un generador de inducción no puede controlar su propio voltaje de salida). Normalmente, el voltaje del generador es mantenido por el sistema de potencia externo al cual se encuentra conectado.

8 TRANSFORMADOR TRIFÁSICO SUMERGIDO EN ACEITE CON DEPOSITO DE EXPANSIÓN

9 PARTES PARA CONTROL Y PROTECCIÓN DEL TRANSFORMADOR El transformador con cuba de aceite y depósito de expansión es el más utilizado en los centros de transformación. Para hacerlo más funcional, en el propio transformador se incorporan una serie de elementos de control, protección que lo hacen más practico y seguro. Estas son algunas de las partes constructivas que forman parte del transformador: Indicador de nivel de aceite. Depósito de expansión. Pasa-tapas (bushing o terminales). Tap (cambiador de tomas para voltaje). Grifo de llenado. Radiadores de refrigeración. Desecador o silica. Relé Buchholz. Termostato. Medidores de temperaturas de embobinado y del aceite. Relé o válvula de presión súbita.

10 RELÉ BUCHHOLZ La protección Buchholz protege al transformador contra todo efecto producido en el interior de la cuba del mismo. Se basa en el hecho de que las irregularidades en el funcionamiento de los transformadores dan lugar a calentamientos locales en los embobinados y consiguientemente a la producción de gases de aceite cuya cantidad y rapidez en su desarrollo crecen sensiblemente a medida que se extiende la avería. Los gases que pueden producirse al interior de la cuba suben por el caño en el cual esta instalado el relé Buchholz quedando atrapado en este. El relé detecta cortocircuitos entre espiras, entre arrollamiento y núcleo y entre arrollamientos, interrupción de una fase, sobrecargas excesivas, pérdidas de aceite. Las características de los gases acumulados en el Buchholz puede dar una idea del tipo de desperfecto y en que parte del transformador se ha producido. El color de los gases puede brindar también idea de la naturaleza del desperfecto, obteniéndose de acuerdo a ello: Gases de color blanco provienen de la destrucción del papel. Gases amarillos de la destrucción de piezas de madera. Humos negros o grises provienen de la descomposición del aceite. Gases Rojos del aislamiento de los embobinados. Una mirilla en el relé permite observar los gases debiéndose observar el color de los mismos a los pocos minutos de aparecida la avería, dado que luego desaparece.

11 INTERRUPTOR DE POTENCIA Una de las maniobras más habituales que se realizan en el sistema de potencia ( subestación eléctrica, planta generadora ) y a la vez una de las más peligrosas, es la apertura y cierre de interruptores, debido a que el carácter inductivo de los circuitos presenta rechazo al corte en la circulación de la corriente eléctrica que se produce en la apertura de un interruptor. Pueden aparecer arcos eléctricos, que liberan una gran cantidad de energía y pueden resultar peligrosos para las personas e instalaciones.

12 Definición de interruptor de potencia Un interruptor de potencia es un dispositivo electromecánico de protección cuya función consiste en interrumpir la conducción de corriente en un circuito eléctrico bajo carga, en condiciones normales, así como, bajo condiciones de cortocircuito. Especificación técnica de un Interruptor de Potencia: Tensión nominal. Frecuencia nominal. Corriente nominal. Rigidez dieléctrica. Ciclo de trabajo. Corriente de cortocircuito momentánea. Corriente de cortocircuito de interrupción.

13 Clasificación de los interruptores de potencia De acuerdo al nivel de tensión al que van a ser conectados. Baja tensión. Media tensión. Alta tensión. Por su medio de extinción para apagar el arco. De vacío. SF6. De aceite. De aire comprimido. Por el mecanismo de operación. Hidráulico. Neumático. Resorte. Combinación de los anteriores. Por la ubicación de las cámaras de corte. Tanque vivo. Tanque muerto.

14 Mecanismo de operación Los interruptores son el último eslabón en una cadena de aparatos que forman los equipos de protección para un sistema de suministro de energía. En pocas milésimas de segundos, un mecanismo de operación debe suministrar la energía necesaria para transformar el interruptor de un conductor perfecto en un aislador perfecto. Una falla en el mecanismo de operación suele significar una falla en la operación de interrupción total. Por eso, los mecanismos de operación juegan un papel importante en la fiabilidad del interruptor y, con ello, de todo el sistema de suministro de energía. Acumulación de energía por resortes La acumulación de energía en los accionamientos mecánicos de los interruptores de potencia es por medio de resortes. La carga del resorte se realizará por medio de motor eléctrico o también de forma manual. La carga del resorte manual se hace con ayuda de una manivela, la cual al ser insertada bloquea automáticamente la alimentación del motor de carga automática.

15 Principio de funcionamiento de mecanismo de operación con resorte cargado por motor Hay una variedad de marcas que ofrecen interruptores de potencia como SIEMENS, ABB, GENERAL ELECTRIC, etc. Cada una de ellas con diferentes diseños de sistemas de accionamiento por resortes pero siempre bajo el mismo principio de funcionamiento. Se tomará la marca ABB para describir uno de los varios diseños que ofrecen. ABB tiene dos mecanismos de operación a resorte y se denominan BLK y BLG. Mecanismo de operación BLK con resorte cargado por motor El resorte de cierre en el mecanismo de operación genera la fuerza de arrastre necesaria para cerrar el interruptor y cargar el resorte de apertura. De esa manera, la energía mecánica necesaria para la operación de apertura vital siempre está almacenada en el resorte de apertura cuando el interruptor está en la posición cerrada. En otras palabras, un interruptor cerrado siempre está preparado para una apertura inmediata. Inmediatamente después de cada operación de cierre, un motor acciona el engranaje cargador de resorte para cargar automáticamente el resorte de cierre. Tanto los resortes de apertura como los de cierre se mantienen en condición cargada mediante gatillos seguros de acción triple.

16 Componentes eléctricos del mecanismo de operación BLK Circuito de cierre. La bobina de cierre (Y3) puede ser activada eléctricamente mediante un control local o remoto. Cuando el interruptor está en posición cerrada, el circuito de cierre es interrumpido por el contacto auxiliar (BG). Circuitos de disparo. El mecanismo es suministrado con dos bobinas de disparo independientes (Y1 e Y2). El mecanismo puede ser operado eléctricamente mediante un control local o remoto. Cuando el interruptor está en posición abierta, los circuitos de disparo son interrumpidos por los contactos auxiliares (BG). Enclavamientos. El contacto en el interruptor de densidad (BD) acciona los relés auxiliares (K9, K10), que bloquean el impulso de operación si la densidad del gas SF6 es muy baja. El relé antibombeo (K3) bloquea cualquier impulso de cierre restante una vez que el interruptor ha finalizado una operación de cierre. Circuitos del calentador. El mecanismo de operación está dotado de un calentador anticondensación. Para garantizar una operación fiable a bajas temperaturas, el mecanismo tiene una unidad de calentador controlada por termostato (BT1, E2).Como alternativa, en condiciones climáticas con alta humedad, el mecanismo puede ser provisto de un detector de humedad. Bloques de terminales. Los bloques de terminales son la interfaz del usuario con los circuitos de control y conectan el cableado interno.

17 Circuitos de control elementales

18 SECCIONADOR

19 ¿QUE ES UN SECCIONADOR? Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de un sistema eléctrico, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento. La misión de estos aparatos es la de aislar tramos de circuitos de una forma visible. Los circuitos que debe interrumpir deben hallarse libres de corriente, o dicho de otra forma, el seccionador debe maniobrar en vacío. No obstante, debe ser capaz de soportar corrientes nominales, sobreintensidades y corrientes de cortocircuito durante un tiempo especificado.

20 SECCIONADOR DE CUCHILLAS GIRATORIAS

21 SECCIONADOR DE CUCHILLAS DESLIZANTES

22 SECCIONADOR DE COLUMNAS GIRATORIAS

23 SECCIONADOR DE PANTOGRAFO

24 SECCIONADOR SEMIPANTOGRAFO O TIPO RODILLA